JP2013243329A - Surface emitting laser element and atomic oscillator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、面発光レーザ素子及び原子発振器に関する。 The present invention relates to a surface emitting laser element and an atomic oscillator.
面発光レーザ(VCSEL:Vertical Cavity Surface Emitting LASER)は、基板面に対し垂直方向に光を出射する半導体レーザであり、端面発光型の半導体レーザと比較して、低価格、低消費電力、小型であって高性能であること、また2次元的に集積化しやすいといった特徴を有している。 A VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting LASER) is a semiconductor laser that emits light in a direction perpendicular to the surface of a substrate. Compared with an edge-emitting semiconductor laser, it is low in cost, low power consumption, and compact. Therefore, it has the characteristics of high performance and easy integration in two dimensions.
面発光レーザは、活性層を含む共振器領域と、共振器領域の上下に設けられた上部反射鏡及び下部反射鏡とからなる共振器構造を有している(特許文献1)。よって、共振器領域は、発振波長λの光を得るために、共振器領域において波長λの光が共振するように所定の光学的な厚さで形成されている。上部反射鏡及び下部反射鏡は、屈折率の異なる材料、即ち、低屈折率材料と高屈折率材料とを交互に積層形成することにより形成されており、波長λにおいて高い反射率が得られるように、低屈折率材料と高屈折率材料の光学的な膜厚がλ/4となるように形成されている。チップ内に波長の異なる素子を形成することも提案されている(特許文献2、3、4、7)。
The surface emitting laser has a resonator structure including a resonator region including an active layer, and an upper reflecting mirror and a lower reflecting mirror provided above and below the resonator region (Patent Document 1). Therefore, in order to obtain light having the oscillation wavelength λ, the resonator region is formed with a predetermined optical thickness so that the light having the wavelength λ resonates in the resonator region. The upper reflecting mirror and the lower reflecting mirror are formed by alternately laminating materials having different refractive indexes, that is, a low refractive index material and a high refractive index material, so that a high reflectance can be obtained at the wavelength λ. In addition, the optical film thickness of the low refractive index material and the high refractive index material is formed to be λ / 4. It has also been proposed to form elements with different wavelengths in the chip (
また、極めて正確な時間を計る時計として原子時計(原子発振器)があり、この原子時計を小型化する技術等の検討がなされている。原子時計とは、アルカリ金属等の原子を構成している電子の遷移エネルギー量を基準とする発振器であり、特に、アルカリ金属の原子における電子の遷移エネルギーは外乱がない状態では、非常に精密な値が得られるため、水晶発振器に比べて、数桁高い周波数安定性を得ることができる。 Further, there is an atomic clock (atomic oscillator) as a clock for measuring an extremely accurate time, and a technique for downsizing the atomic clock has been studied. An atomic clock is an oscillator based on the amount of transition energy of electrons constituting atoms such as alkali metals, and in particular, the transition energy of electrons in alkali metal atoms is very precise in the absence of disturbance. Since the value is obtained, frequency stability that is several orders of magnitude higher than that of the crystal oscillator can be obtained.
このような原子時計には、幾つかの方式があるが、中でも、CPT(Coherent Population Trapping)方式の原子時計は、従来の水晶発振器に比べて周波数安定性が3桁程度高く、また、超小型、超低消費電力を望むことができる(非特許文献1、2、特許文献5)。
There are several types of such atomic clocks. Among them, the CPT (Coherent Population Trapping) type atomic clock has a frequency stability that is about three orders of magnitude higher than that of a conventional crystal oscillator, and is ultra-compact. Therefore, ultra-low power consumption can be desired (Non-patent
CPT方式の原子時計では、図1に示すように、レーザ素子等の光源910と、アルカリ金属を封入したアルカリ金属セル940と、アルカリ金属セル940を透過したレーザ光を受光する光検出器950とを有しており、レーザ光は変調され、特定波長である搬送波の両側に出現するサイドバンド波長により、アルカリ金属原子における電子の2つの遷移を同時に行ない、励起する。この遷移における遷移エネルギーは不変であり、レーザ光のサイドバンド波長と遷移エネルギーに対応する波長とが一致したときに、アルカリ金属における光の吸収率が低下する透明化現象が生じる。このように、アルカリ金属による光の吸収率が低下するように、搬送波の波長を調整するとともに、光検出器950において検出された信号を変調器960にフィードバックし、変調器960によりレーザ素子等の光源910からのレーザ光の変調周波数を調整することを特徴とした原子時計である。尚、レーザ光は、光源910より発せられ、コリメートレンズ920及びλ/4板930を介し、アルカリ金属セル940に照射される。
In the CPT type atomic clock, as shown in FIG. 1, a light source 910 such as a laser element, an
このような超小型の原子時計の光源としては、小型で超低消費電力であり、波長品質の高い面発光レーザが適しており、搬送波の波長精度としては、特定波長に対し±1nmが求められる(非特許文献3)。 As a light source for such an ultra-small atomic clock, a surface emitting laser with a small size and ultra-low power consumption and high wavelength quality is suitable, and the wavelength accuracy of the carrier wave is required to be ± 1 nm with respect to a specific wavelength. (Non-Patent Document 3).
また、原子時計の周波数安定度は、アルカリ金属セル940を通過するレーザ光の径と光路長のどちらか短い方の距離に律速し、短いと安定度は悪くなる。従って、できるだけレーザ光の径が広い方が好ましい。
Further, the frequency stability of the atomic clock is determined by the shorter distance between the diameter of the laser beam passing through the
しかしながら、面発光レーザのレーザ光の発散角は、端面型レーザに比べて狭く、周波数安定度を高くする場合には、アルカリ金属セル940を通過するレーザ光の径を広げるため、光源910とコリメートレンズ920との距離Xを長くとる必要がある。よって、光源910に面発光レーザを用いる場合には、原子時計の小型化と高い周波数安定度を両立することは困難であった。
However, the divergence angle of the laser light of the surface emitting laser is narrower than that of the end face type laser, and when the frequency stability is increased, the diameter of the laser light passing through the
また、面発光レーザは、製造時における半導体層の成長速度のバラツキ、膜厚の分布ムラ等の影響により、同じ波長で発振する面発光レーザを大量に生産することは困難であり、製造される面発光レーザの再現性及び均一性において問題を有していた。具体的には、通常のMOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)装置、または、MBE(Molecular Beam Epitaxy)装置により成膜された膜は、膜厚均一性が1%〜2%程度であり、波長850nmと同じ膜厚の膜を成膜した場合には、8.5nm〜17nmの面内分布が生じてしまう。よって、波長に対し±1nm程度が求められる用途においては、歩留りが低くなり、高コストなものとなってしまう。 In addition, surface emitting lasers are manufactured because it is difficult to produce a large amount of surface emitting lasers that oscillate at the same wavelength due to variations in the growth rate of semiconductor layers during manufacturing and uneven distribution of film thickness. There were problems with the reproducibility and uniformity of surface emitting lasers. Specifically, a film formed by a normal MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) apparatus or MBE (Molecular Beam Epitaxy) apparatus has a film thickness uniformity of about 1% to 2% and a wavelength of 850 nm. When a film having the same thickness as is formed, an in-plane distribution of 8.5 nm to 17 nm is generated. Therefore, in an application where about ± 1 nm with respect to the wavelength is required, the yield is low and the cost is high.
本発明は、上記に鑑みなされたものであり、広い発散角を有する面発光レーザを提供することを目的とするものである。また、所定の波長の広い発散角の光を出射する面発光レーザを有する面発光レーザ素子を低コストで提供することを目的とするものである。また、小型化と高い周波数安定度が両立される原子発振器を提供し、更には、低コストで高精度な原子発振器を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a surface emitting laser having a wide divergence angle. Another object of the present invention is to provide a surface-emitting laser element having a surface-emitting laser that emits light having a predetermined wavelength and a wide divergence angle at low cost. It is another object of the present invention to provide an atomic oscillator that achieves both downsizing and high frequency stability, and further provides a low-cost and high-accuracy atomic oscillator.
本発明は、基板上に形成された下部DBRと、前記下部DBRの上に形成された活性層と、前記活性層上に形成された上部DBRと、を有し、前記上部DBRは屈折率の異なる誘電体を交互に積層形成することにより形成された誘電体多層膜を含むものであって、前記上部DBRの上には遮光部が形成されており、前記遮光部の中央部分には光を出射するための開口部を有していることを特徴とする。 The present invention includes a lower DBR formed on a substrate, an active layer formed on the lower DBR, and an upper DBR formed on the active layer, the upper DBR having a refractive index. It includes a dielectric multilayer film formed by alternately stacking different dielectrics, and a light shielding part is formed on the upper DBR, and light is applied to the central part of the light shielding part. It has the opening part for radiate | emitting, It is characterized by the above-mentioned.
また、本発明は、基板上に形成された下部DBRと、前記下部DBRの上に形成された活性層と、前記活性層上に形成された上部DBRと、を有し、前記上部DBRは屈折率の異なる誘電体を交互に積層形成することにより形成された誘電体多層膜を含むものであって、前記活性層の上であって、前記誘電体多層膜の下には遮光部が形成されており、前記遮光部の中央部分には光を出射するための開口部を有していることを特徴とする。 The present invention also includes a lower DBR formed on a substrate, an active layer formed on the lower DBR, and an upper DBR formed on the active layer, and the upper DBR is refracted. A dielectric multilayer film formed by alternately laminating dielectrics having different rates, wherein a light-shielding portion is formed on the active layer and below the dielectric multilayer film. The light-shielding portion has an opening for emitting light at a central portion.
また、本発明は、前記遮光部により、前記開口部からの出射される光は、強度1/e2となる角度(発散角)が、20deg以上となるものであることを特徴とする。
Further, the present invention is characterized in that the light emitted from the opening by the light-shielding portion has an intensity (divergence angle) of 20 degrees or more at an
また、本発明は、前記開口部の面積は、30μm2以下であることを特徴とする。 Further, the invention is characterized in that the area of the opening is 30 μm 2 or less.
また、本発明は、前記開口部の面積は、20μm2以下であることを特徴とする。 In the present invention, the area of the opening is 20 μm 2 or less.
また、本発明は、前記遮光部は、金属材料または、前記光を吸収する材料により形成されていることを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that the light shielding part is formed of a metal material or a material that absorbs the light.
また、本発明は、前記活性層と前記上部DBRの誘電体部分との間にはコンタクト層が形成されており、一方の電極は、前記コンタクト層と接続されていることを特徴とする。 In the present invention, a contact layer is formed between the active layer and the dielectric portion of the upper DBR, and one electrode is connected to the contact layer.
また、本発明は、前記活性層と前記上部DBRの誘電体部分との間には波長調整層を有しており、前記波長調整層の厚さを変えることにより、異なる波長を各々出射する複数の面発光レーザを有するものであることを特徴とする。 The present invention further includes a wavelength adjustment layer between the active layer and the dielectric portion of the upper DBR, and a plurality of different wavelengths are emitted by changing the thickness of the wavelength adjustment layer. It is characterized by having a surface emitting laser.
また、本発明は、前記活性層と前記波長調整層との間にはコンタクト層が形成されており、一方の電極は、前記コンタクト層と接続されていることを特徴とする。 According to the present invention, a contact layer is formed between the active layer and the wavelength adjusting layer, and one electrode is connected to the contact layer.
また、本発明は、前記コンタクト層は、GaAsを含む材料により形成されているものであることを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that the contact layer is formed of a material containing GaAs.
また、本発明は、前記波長調整層はGaInPとGaAsPとを交互に積層した膜、または、GaInPとGaAsとを交互に積層した膜により形成されているものであって、前記積層した膜の一部を各々の層ごとに除去することにより、前記波長調整層の膜厚を変えたものであることを特徴とする。 According to the present invention, the wavelength adjustment layer is formed of a film in which GaInP and GaAsP are alternately stacked, or a film in which GaInP and GaAs are alternately stacked. The thickness of the wavelength adjusting layer is changed by removing the portion for each layer.
また、本発明は、前記波長調整層における前記積層した膜の除去はウェットエッチングにより行なわれるものであって、前記GaInPを除去するエッチングするための第1のエッチング液と、前記GaAsPまたは前記GaAsをエッチングするための第2のエッチング液とが異なるものであることを特徴とする。 Further, according to the present invention, the stacked film in the wavelength adjustment layer is removed by wet etching, and the first etching solution for removing the GaInP and the GaAsP or the GaAs are used. The second etchant for etching is different from the second etchant.
また、本発明は、前記基板は導電性を有する半導体結晶基板であって、前記下部DBR、前記活性層、前記波長調整層は、半導体材料をエピタキシャル成長させることにより形成されているものであることを特徴とする。 According to the present invention, the substrate is a conductive semiconductor crystal substrate, and the lower DBR, the active layer, and the wavelength adjustment layer are formed by epitaxially growing a semiconductor material. Features.
また、本発明は、前記複数の面発光レーザは、すべて異なる波長の光を出射するものであることを特徴とする。 In the invention, it is preferable that the plurality of surface emitting lasers emit light having different wavelengths.
また、本発明は、前記複数の面発光レーザは、同じ波長の光を出射する面発光レーザを複数有していることを特徴とする。 The present invention is characterized in that the plurality of surface emitting lasers include a plurality of surface emitting lasers that emit light having the same wavelength.
また、本発明は、前記複数の波長のうちいずれか1つは、780.2nm、795.0nm、852.3nm、894.6nmであることを特徴とする。 In the invention, it is preferable that any one of the plurality of wavelengths is 780.2 nm, 795.0 nm, 852.3 nm, and 894.6 nm.
また、本発明は、前記誘電体は、酸化物、窒化物、フッ化物を含むものであることを特徴とする。 In the invention, it is preferable that the dielectric contains an oxide, a nitride, or a fluoride.
また、本発明は、前記活性層は、GaInAsを含むものであることを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that the active layer contains GaInAs.
また、本発明は、前記基板の大きさは、500μm×500μmより小さいことを特徴とする。 In addition, the present invention is characterized in that the size of the substrate is smaller than 500 μm × 500 μm.
また、本発明は、前記記載の面発光レーザ素子と、アルカリ金属を封入したアルカリ金属セルと、前記面発光レーザ素子における面発光レーザより前記アルカリ金属セルに照射した光のうち、前記アルカリ金属セルを透過した光を検出する光検出器と、を有し、前記面発光レーザより出射したサイドバンドを含む光のうち、2つの異なる波長の光を前記アルカリ金属セルに入射させることにより、2種類の共鳴光による量子干渉効果による光吸収特性により変調周波数を制御することを特徴とする。 The present invention also relates to the surface-emitting laser element described above, an alkali metal cell encapsulating an alkali metal, and the alkali metal cell among the light irradiated to the alkali metal cell from the surface-emitting laser in the surface-emitting laser element. A light detector that detects the light transmitted through the surface emitting laser, and two types of light including two sidebands emitted from the surface emitting laser are incident on the alkali metal cell. The modulation frequency is controlled by the light absorption characteristic by the quantum interference effect by the resonant light.
また、本発明は、前記2つの異なる波長の光は、ともに前記面発光レーザより出射したサイドバンドの光であることを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that the two light beams having different wavelengths are sideband light beams emitted from the surface emitting laser.
また、本発明は、前記アルカリ金属は、ルビジウム、または、セシウムであることを特徴とする。 In the present invention, the alkali metal is rubidium or cesium.
本発明によれば、広い発散角を有する面発光レーザを提供することができる。また、所定の波長の広い発散角の光を出射する面発光レーザを有する面発光レーザ素子を低コストで提供することができる。また、小型化と高い周波数安定度が両立される原子発振器を提供することができ、更には、低コストで高精度な原子発振器を提供することができる。 According to the present invention, a surface emitting laser having a wide divergence angle can be provided. In addition, a surface-emitting laser element having a surface-emitting laser that emits light having a predetermined wavelength and a wide divergence angle can be provided at low cost. In addition, it is possible to provide an atomic oscillator in which both miniaturization and high frequency stability are compatible, and further, it is possible to provide a low-cost and high-precision atomic oscillator.
本発明を実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。 The form for implementing this invention is demonstrated below. In addition, about the same member etc., the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
〔第1の実施の形態〕
第1の実施の形態における面発光レーザ素子について図2に基づき説明する。本実施の形態における面発光レーザ素子は、半導体等からなる基板101上に、下部DBR102、活性層103、コンタクト層105、上部DBR106が積層して形成されており、上部DBR106上には、遮光部107が形成されている。
[First Embodiment]
The surface-emitting laser element in the first embodiment will be described with reference to FIG. The surface emitting laser element in the present embodiment is formed by laminating a
下部DBR102は、屈折率の異なる半導体層を交互に積層することにより形成されている。
The
活性層103は、下部DBR102上に、所定の厚さで形成されており、内部には、電流狭窄層が形成されている。電流狭窄層は周囲より選択酸化された選択酸化領域123aと、選択酸化されていない電流狭窄領域123bとを有しており、電流は、電流狭窄領域123bに集中して流れる。
The
コンタクト層105は、活性層103上に形成されており、半導体材料により形成されている。尚、下部DBR102、活性層103、コンタクト層105は、半導体材料をエピタキシャル成長させることにより形成されており、活性層103及びコンタクト層105により共振器領域が形成される。
The
上部DBR106は、コンタクト層105上に形成されている。上部DBR106は、酸化物、窒化物、フッ化物等の誘電体膜により形成されており、高屈折率材料膜と低屈折率材料膜とを交互に積層することにより形成されている。尚、本実施の形態では、下部DBR102及び上部DBR106はミラーとしての機能を有するものであるため、下部DBRを下部反射鏡と記載し、上部DBRを上部反射鏡と記載する場合がある。
The
本実施の形態における面発光レーザ素子においては、出射されるレーザ光の波長は、ほぼ下部DBR102と上部DBR106との間の共振器領域の厚さにより定まる。
In the surface emitting laser element according to the present embodiment, the wavelength of the emitted laser light is substantially determined by the thickness of the resonator region between the
また、コンタクト層105上の上部DBR106の周辺部分には、上部電極131が形成されており、基板101の裏面等に形成されている不図示の下部電極と上部電極131との間の活性層103に電流が供給される構造となっている。尚、下部電極は、基板101の裏面以外にも、活性層103に電流を流すことができものであれば、上面に設けた構造のものであってもよい。
Further, an
また、本実施の形態における面発光レーザ素子には、上部DBR106上に遮光部107が形成されている。遮光部107は上部DBR106の中心部分に開口部108を有している。遮光部107は、金属材料により形成されており、例えば、Cr(下層)とAu(上層)の積層膜等により形成されている。よって、本実施の形態における面発光レーザ素子では、波長λの光が開口部108より出射される。尚、Crを下層としているのは、上部DBR106を形成している誘電体膜との密着性を高めるためであり、Crに代えて、Ti等を用いてもよい。このように、上部DBR106の上に開口部108を有する遮光部107を形成することにより、開口部108より出射される光の発散角を広くすることができる。
In the surface emitting laser element according to the present embodiment, a
このことを、図3に基づき説明する。図3は、開口部108の面積とFFP(Far Field Pattern:本実施の形態では、発散角と記載する場合がある)との関係を示すものであり、電流狭窄領域123bの面積を変えた場合を示す。尚、図3は、都合上、面発光レーザの発振波長が780nm(後述する原子発振器において、RbのD2ラインに相当する波長)であり、上部DBRは屈折率の異なる半導体材料の積層膜により形成したものであって、FFPは1/e2における値である。電流狭窄領域123b及び開口部108はともに、矩形形状で形成されており、レーザ光の出力は、0.3mW、基本モードにおける動作のものである。
This will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows the relationship between the area of the
図3に示されるように、開口部108の面積が広いとFFPの値は低く、開口部108の面積を狭くするとFFPの値が高くなる。よって、開口部108の面積を狭くすることにより、FFPの値を高くすることができ、発散角を広くすることができる。図3に示す場合では、開口部108の面積が20μm2以下の場合には、FFPの値が20°以上となり、10μm2以下の場合には、FFPの値が30°以上となる。
As shown in FIG. 3, the FFP value is low when the area of the
通常の面発光レーザ素子では開口部面積は100μm程度であり、図3によるとFFPは12°程度である。Φ1mmのビーム径となる出射口からの距離は4.8mm程度である。これに対し、FFPが20°の場合は、2.8mm程度まで短くできる。 In a normal surface emitting laser element, the opening area is about 100 μm, and according to FIG. 3, the FFP is about 12 °. The distance from the exit where the beam diameter is Φ1 mm is about 4.8 mm. On the other hand, when FFP is 20 °, it can be shortened to about 2.8 mm.
また、FFPの値は、電流狭窄領域123bの面積にも依存し、電流狭窄領域123bの面積を狭くすることにより、FFPの値は高くなるが、FFPの値は、開口部108の面積の依存性の方が高い。尚、選択酸化領域123aにおける酸化膜の厚さが厚くなると、光の閉じ込めは強くなるため、FFPの値は高くなるものの、酸化膜の厚さを厚くすると酸化膜により生じた歪みにより、面発光レーザ素子が破壊されやすくなる。図3等では、選択酸化領域123aにおける酸化膜を形成するための被選択酸化層であるAlAsの厚さが32nmの場合を示している。
The FFP value also depends on the area of the
また、図4は、開口部108の形状が円形の場合と、矩形の場合における開口部108の面積とFFPとの関係を示すものである。図4に示されるように、FFPは、開口部108の形状には殆ど依存することなく、開口部108の面積に依存している。
FIG. 4 shows the relationship between the area of the
また、図5は、開口部108が円形の場合であって、開口部108の直径とFFPとの関係を示すものであり、電流狭窄領域123bの面積を変えた場合を示す。開口部108の直径を短くすることによりFFPの値が高くなっており、開口部108の面積を狭くした場合と同様の傾向にある。
FIG. 5 shows a case where the
以上より、開口部108を有する遮光部107を設けることにより、面発光レーザから出射されるレーザ光の発散角を広くすることができる。尚、本実施の形態における面発光レーザでは、電流狭窄領域123bの中心と開口部108の中心とが、光出射方向において重なるように形成されている。
As described above, by providing the
また、本実施の形態では、遮光部107は光を遮るために形成されているものであることから、上部DBR106上に上部電極を形成する場合と異なり、上部DBR106が形成される領域の大きさを小さくしても、遮光部107としての機能に支障はない。
In the present embodiment, since the
また、本実施の形態においては、光を吸収する材料により遮光部107を形成してもよい。光を吸収する材料により遮光部107を形成することにより、遮光部107からの光の反射を防ぐことができ、このような反射した光によりレーザの発振条件が変わってしまうこと等を防ぐことができる。
In the present embodiment, the
尚、特許文献6(特開2002−208755)に、下部DBR、活性層、上部DBRともに半導体により形成され、上部DBR上に開口の狭い上部電極を形成し、面発光レーザの基本横モード出力を選択的に取り出す例がある。これによれば特許文献6の図22に示されているように、発散角は上部電極開口径に依存し、極小点を持っている。上部電極開口を電流注入領域と同等程度に狭くすることにより発散角は拡がっている。一方、上部電極開口が広い場合も発散角が拡がっているがこれは高次モード発振によるものである。本発明では、上部DBRは誘電体であり、遮光部の下部は誘電体であり、遮光部はコンタクト層とは直接接しておらず、コンタクト層上部に形成された上部電極を遮光部とした特許文献6とは異なるものである。
In Patent Document 6 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-208755), the lower DBR, the active layer, and the upper DBR are all formed of a semiconductor, and an upper electrode having a narrow opening is formed on the upper DBR, so that the basic transverse mode output of the surface emitting laser is obtained. There is an example of extracting selectively. According to this, as shown in FIG. 22 of
本発明によれば、上部DBRを誘電体で形成した場合においても遮光部により発散角を広くすることが可能となる。 According to the present invention, even when the upper DBR is formed of a dielectric, the divergence angle can be widened by the light shielding portion.
〔第2の実施の形態〕
(面発光レーザ素子の構造)
次に、第2の実施の形態における面発光レーザ素子について説明する。本実施の形態における面発光レーザ素子は、図6及び図7に示すように、複数の面発光レーザを有しており、具体的には、第1の面発光レーザ11、第2の面発光レーザ12、第3の面発光レーザ13、第4の面発光レーザ14を有している。尚、図7は本実施の形態の説明のため簡略化されており、便宜上、コンタク層、選択酸化領域等の記載は省略されている。
[Second Embodiment]
(Structure of surface emitting laser element)
Next, a surface emitting laser element according to the second embodiment will be described. As shown in FIGS. 6 and 7, the surface emitting laser element in the present embodiment has a plurality of surface emitting lasers. Specifically, the first
第1の面発光レーザ11、第2の面発光レーザ12、第3の面発光レーザ13、第4の面発光レーザ14は、各々に対応して設けられた電極パッドに接続されている。具体的には、第1の面発光レーザ11には電極パッド21が接続されており、第2の面発光レーザ12には電極パッド22が接続されており、第3の面発光レーザ13には電極パッド23が接続されており、第4の面発光レーザ14には電極パッド24が接続されている。また、第1の面発光レーザ11、第2の面発光レーザ12、第3の面発光レーザ13、第4の面発光レーザ14は、出射される光の波長が相互に波長が異なるものである。即ち、第1の面発光レーザ11より出射される波長λ1、第2の面発光レーザ12より出射される波長λ2、第3の面発光レーザ13より出射される波長λ3、第4の面発光レーザ14より出射される波長λ4は、相互に異なる波長である。
The 1st
このように波長λ1から波長λ4を相互に異なるものとするため、図7に示すように、第1の面発光レーザ11から第4の面発光レーザ14において、活性層103と上部DBR106との間に膜厚の異なる波長調整層110を形成する。即ち、基板101上に下部DBR102を形成し、下部DBR102上に活性層103、波長調整層110及び上部DBR106を形成したものにおいて、各々の面発光レーザから出射される波長の光は、下部DBR102と上部DBR106との間における共振器領域の厚さに依存して定まる。従って、図7では、共振器領域は活性層103と波長調整層110とにより形成されるため、各々の面発光レーザごとに波長調整層110の厚さを異なる厚さとすることにより、各々の面発光レーザにおける共振器領域の厚さを変えることができ、各々の面発光レーザから出射される光の波長を異なる波長とすることができる。
In order to make the wavelengths λ1 to λ4 different from each other in this way, as shown in FIG. 7, in the first
具体的には、半導体等からなる基板101上に、屈折率の異なる半導体材料を交互に積層形成することにより、下部DBR102を形成し、下部DBR102上には、所定の厚さの活性層103を形成する。活性層103上には、各々の半導体レーザにより厚さが異なる波長調整層110を形成する。波長調整層110は、活性層103上より、第1の調整層111、第2の調整層112、第3の調整層113、第4の調整層114が積層して形成されているものであり、第1の調整層111と第3の調整層113は同じ材料により形成されており、第2の調整層112と第4の調整層114は同じ材料で形成されている。具体的には、第1の調整層111から第4の調整層114を形成する2種類の材料のうち、一方がGaInPにより形成されており、他方がGaAsPまたはGaAsにより形成されている。尚、基板101上に形成される半導体層となる下部DBR102、活性層103及び波長調整層110は、半導体材料をエピタキシャル成長させることにより形成されている。
Specifically, a
波長調整層110の上には、上部DBR106が各々の面発光レーザごとに形成されている。上部DBR106は、酸化物、窒化物、フッ化物等からなる誘電体膜であって高屈折率材料膜と低屈折率材料膜とを交互に積層形成することにより形成されている。
On the
上部DBR106上には、第1の実施の形態と同様に、中央に開口部108を有する遮光部107が形成されている。遮光部107は、金属材料により形成されており、例えば、Cr(下層)とAu(上層)の積層膜等により形成されている。本実施の形態において、面発光レーザ素子からの光は、開口部108より出射される。尚、Crを下層としているのは、上部DBR106を形成している誘電体膜との密着性を高めるためであり、Crに代えて、Ti等を用いてもよい。本実施の形態における面発光レーザでは、上部DBR106上には上部電極131が形成されることなく遮光部107のみが形成される。このように、上部DBR106の上に開口部108を有する遮光部107を形成することにより、開口部108より出射される光の発散角を広くすることができる。
On the
このように、本実施の形態においては、第1の面発光レーザ11では、波長調整層110において、第1の調整層111、第2の調整層112、第3の調整層113、第4の調整層114が形成されており、第1の調整層111、第2の調整層112、第3の調整層113、第4の調整層114と活性層103により共振器領域が形成される。よって、第1の面発光レーザ11は、第1の面発光レーザ11における共振器領域の厚さに対応した波長λ1の光が出射される。
Thus, in the present embodiment, in the first
また、第2の面発光レーザ12では、波長調整層110のうち、第1の調整層111、第2の調整層112、第3の調整層113が形成されており、第1の調整層111、第2の調整層112、第3の調整層113と活性層103により共振器領域が形成される。よって、第2の面発光レーザ12は、第2の面発光レーザ12における共振器領域の厚さに対応した波長λ2の光が出射される。
In the second
また、第3の面発光レーザ13では、波長調整層110のうち、第1の調整層111、第2の調整層112が形成されており、第1の調整層111、第2の調整層112と活性層103により共振器領域が形成される。よって、第3の面発光レーザ13は、第3の面発光レーザ13における共振器領域の厚さに対応した波長λ3の光が出射される。
In the third
また、第4の面発光レーザ14では、波長調整層110のうち、第1の調整層111が形成されており、第1の調整層111と活性層103により共振器領域が形成される。よって、第4の面発光レーザ14は、第4の面発光レーザ14における共振器領域の厚さに対応した波長λ4の光が出射される。
In the fourth
以上により、本実施の形態における面発光レーザ素子では、1つの基板101において、波長の異なる光を出射する複数の面発光レーザを形成することができる。従って、面発光レーザ素子を製造する際に半導体層等において膜厚変動が生じた場合であっても、所望の波長に最も近い波長の光を出射するものを第1の面発光レーザ11から第4の面発光レーザ14のうちから選ぶことにより、所望の波長の半導体レーザを容易に得ることができる。これにより、所定の波長で発光する面発光レーザを有する面発光レーザ素子を低コストで製造することができる。尚、本実施の形態における面発光レーザ素子では、各々の面発光レーザは広い発散角を有しているため、第1の実施の形態と同様の効果を有している。
As described above, in the surface emitting laser element according to the present embodiment, a plurality of surface emitting lasers that emit light having different wavelengths can be formed on one
(面発光レーザ素子における波長調整層の形成方法)
次に、本実施の形態における面発光レーザ素子における波長調整層の形成方法について説明する。
(Method for forming wavelength adjustment layer in surface emitting laser element)
Next, a method for forming a wavelength adjustment layer in the surface emitting laser element according to the present embodiment will be described.
最初に、図8(a)に示すように、基板101上に、半導体材料からなる下部DBR102、活性層103、波長調整層110をMOCVDまたはMBEによるエピタキシャル成長させることにより形成する。尚、波長調整層110は第1の調整層111、第2の調整層112、第3の調整層113、第4の調整層114を積層することにより形成されている。ここで、第1の調整層111及び第3の調整層113は、GaInPにより形成されており、第2の調整層112及び第4の調整層114は、GaAsPにより形成されている。また、本実施の形態では、共振器領域の光学的な厚さが発振波長λに対し、3λとなるように形成されている。
First, as shown in FIG. 8A, a
次に、図8(b)に示すように、第1の面発光レーザ11が形成される領域にレジストパターン151を形成する。具体的には、波長調整層110の第4の調整層114上にフォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行なうことにより、レジストパターン151を形成する。
Next, as shown in FIG. 8B, a resist
次に、図8(c)に示すように、レジストパターン151の形成されていない領域の第4の調整層114をウェットエッチングにより除去する。具体的には、第4の調整層114は、GaAsPにより形成されているため、硫酸と過酸化水素と水の混合液によりウェットエッチングを行なう。これによりレジストパターン151が形成されていない領域の第4の調整層114のみを除去し、第3の調整層113の表面を露出させる。尚、この混合液はGaAsPをエッチングすることはできるが、第3の調整層113を形成しているGaInPは殆どエッチングすることができないものである。この混合液を第1のエッチング液と記載する場合がある。この後、有機溶剤等によりレジストパターン151を除去する。
Next, as shown in FIG. 8C, the
次に、図9(a)に示すように、第1の面発光レーザ11及び第2の面発光レーザ12が形成される領域にレジストパターン152を形成する。具体的には、波長調整層110の第4の調整層114及び第3の調整層113上にフォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行なうことにより、レジストパターン152を形成する。
Next, as shown in FIG. 9A, a resist
次に、図9(b)に示すように、レジストパターン152の形成されていない領域の第3の調整層113をウェットエッチングにより除去する。具体的には、第3の調整層113は、GaInPにより形成されているため、塩酸と水の混合液によりウェットエッチングを行なう。これによりレジストパターン152が形成されていない領域の第3の調整層113のみを除去し、第2の調整層112の表面を露出させる。尚、この混合液はGaInPをエッチングすることはできるが、第2の調整層112を形成しているGaAsPは殆どエッチングすることができないものである。この混合液は第2のエッチング液とも記載する場合がある。この後、有機溶剤等によりレジストパターン152を除去する。
Next, as shown in FIG. 9B, the
次に、図9(c)に示すように、第1の面発光レーザ11、第2の面発光レーザ12及び第3の面発光レーザ13が形成される領域にレジストパターン153を形成する。具体的には、波長調整層110の第4の調整層114、第3の調整層113及び第2の調整層112上にフォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行なうことにより、レジストパターン153を形成する。
Next, as shown in FIG. 9C, a resist
次に、図10(a)に示すように、レジストパターン153の形成されていない領域の第2の調整層112をウェットエッチングにより除去する。具体的には、第1のエッチング液によりレジストパターン153の形成されていない領域の第2の調整層112を除去する。これによりレジストパターン153が形成されていない領域の第2の調整層112のみを除去し、第1の調整層111の表面を露出させる。この後、有機溶剤等によりレジストパターン153を除去する。
Next, as shown in FIG. 10A, the
次に、図10(b)に示すように、上部DBR106を形成する。具体的には、各々の波長調整層110上において、スパッタリング等により、酸化物、窒化物、フッ化物等からなる高屈折率材料からなる誘電体膜と低屈折率材料からなる誘電体膜とを所定の膜厚ごとに交互に積層することにより形成する。
Next, as shown in FIG. 10B, the
これにより、本実施の形態における面発光レーザ素子における波長調整層110及び上部DBR106を形成することができる。
Thereby, the
本実施の形態においては、特許文献3及び7とは異なり、波長調整層110となる第1の調整層111、第2の調整層112、第3の調整層113、第4の調整層114には、Alを含んでいないため、エッチング後に酸化等がされにくく、エッチング後もきれいな表面状態を維持することができる。即ち、Alは極めて腐食されやすいため、Alを含んだ材料により第1の調整層111、第2の調整層112、第3の調整層113、第4の調整層114のいずれかを形成した場合、ウェットエッチング等を行なった後の表面状態は劣悪なものとなり、この上に上部DBR106を形成しても、剥がれてしまう場合や、共振器領域の厚さが不均一となる場合等がある。しかしながら、本実施の形態における面発光レーザ素子では、波長調整層110はAlを含まない材料により形成されているため、Alの腐食等が生じることはなく、このような問題が生じることはない。
In the present embodiment, unlike
また、本実施の形態においては、波長調整層110は、GaAsPとGaInPとを交互に形成したものであり、ウェットエッチングを行う際には、一方はエッチングをすることができるが他方をエッチングすることができない2種類のエッチング液を用いて、相互にエッチングを行なっている。このような2種類のエッチング液を用いてエッチングを行なうことにより、エッチング後の表面は平坦になり、オーバーエッチングされることなく所定の厚さで形成することができる。これにより、特性の安定した面発光レーザ素子を得ることができる。
In the present embodiment, the
尚、特許文献3、7のように、エピウエハを加工(波長調整層を加工)してから、上部DBRを再成長させて形成する場合、再成長層においてエッチングの段差上の平坦性や結晶性が悪い等の不具合が生じる。これに比べ、本実施の形態においては、波長調整層を加工する場合においても、上部DBRが誘電体により形成されているため、このような不具合が生じることはない。
In addition, as in
(面発光レーザ素子)
次に、図11に基づき、本実施の形態における面発光レーザ素子についてより詳細に説明する。図11は、図6における一点鎖線6A−6Bにおいて切断した断面図である。この面発光レーザ素子は、電流狭窄層となるAlAs層を選択酸化し電流狭窄構造を形成したものであり、発振波長が894.6nmとなるように作製された面発光レーザである。具体的には、300μm角の半導体チップ(基板)に4つの面発光レーザが形成されているものである。このように、面発光レーザ素子では、狭い領域に複数の面発光レーザを形成することができるため、発光させる面発光レーザを切換えた場合であっても、発光位置は殆ど変わらない。従って、光軸調整等が不要または極めて容易となる。このため、基板の大きさとしては、500μm×500μm以下の大きさであることが好ましい。
(Surface emitting laser element)
Next, the surface-emitting laser element in the present embodiment will be described in more detail based on FIG. 11 is a cross-sectional view taken along one-dot chain line 6A-6B in FIG. This surface emitting laser element is a surface emitting laser in which an AlAs layer serving as a current confinement layer is selectively oxidized to form a current confinement structure, and the oscillation wavelength is 894.6 nm. Specifically, four surface emitting lasers are formed on a 300 μm square semiconductor chip (substrate). As described above, in the surface emitting laser element, since a plurality of surface emitting lasers can be formed in a narrow region, even when the surface emitting laser to emit light is switched, the light emission position hardly changes. Therefore, optical axis adjustment or the like is unnecessary or extremely easy. For this reason, the size of the substrate is preferably 500 μm × 500 μm or less.
本実施の形態においては、基板101は、n−GaAs基板を用いている。また、下部DBR102は、n−Al0.1Ga0.9As高屈折率層とn−Al0.9Ga0.1As低屈折率層とを各々の層の光学的な膜厚がλ/4となるように35.5ペア積層することにより形成されている。
In the present embodiment, the
下部DBR102の上には、Al0.2Ga0.8Asからなる下部スペーサ層121を介し、GaInAs量子井戸層/GaInPAs障壁層からなる活性層103が形成されている。活性層103上には、Al0.2Ga0.8Asからなる第1の上部スペーサ層122、AlAsからなる電流狭窄層123、Al0.2Ga0.8Asからなる第2の上部スペーサ層124、p−GaAsからなるコンタクト層125を順次積層することにより形成する。尚、コンタクト層125は、第1の実施の形態におけるコンタクト層105と同様のものである。
An
コンタクト層125上には、GaAsPとGaInPとを交互に積層形成することにより、第1の調整層111、第2の調整層112、第3の調整層113、第4の調整層114からなる波長調整層110が形成されており、上述したように、各々の面発光レーザに対応して所定の領域の波長調整層110の一部が除去されている。尚、下部DBR102、下部スペーサ層121、活性層103、第1の上部スペーサ層122、電流狭窄層123、第2の上部スペーサ層124、コンタクト層125、波長調整層110は、MOCVDまたはMBEにより半導体材料をエピタキシャル成長させることにより形成されている。
On the
本実施の形態における面発光レーザ素子では、各々の面発光レーザはメサ構造となっており、このメサ構造は、形成される面発光レーザ間の半導体層をエッチングすることにより形成される。メサ構造を形成した後、水蒸気中で熱処理を行なうことにより、酸化されていない電流狭窄層123をメサ構造の周囲より酸化し、周辺部分の選択酸化領域123a(酸化されている領域)と中心部分の酸化されていない電流狭窄領域123bとが形成される。つまり、電流狭窄層123は、酸化された選択酸化領域123aと、酸化されていない電流狭窄領域123bとから構成されており、電流狭窄構造となっている。本実施の形態では、メサ構造の形状を上部より見た形状が円形となるものを示すが、楕円形、正方形、長方形等の形状となるように形成してもよい。
In the surface emitting laser element according to the present embodiment, each surface emitting laser has a mesa structure, and this mesa structure is formed by etching a semiconductor layer between the surface emitting lasers to be formed. After the mesa structure is formed, heat treatment is performed in water vapor to oxidize the non-oxidized
また、各々の面発光レーザに対応してエッチングにより除去された波長調整層110上には、上部DBR106がTiO2高屈折率層とSiO2低屈折率層とを各々の層の光学的な膜厚がλ/4となるように8.5ペア積層することにより形成されている。尚、上部DBR106は、誘電体材料であって、高屈折率材料と低屈折率材料とを積層して形成したものであればよく、具体的には、酸化物、窒化物、フッ化物等が挙げられる。高屈折率材料としては、TiO2の他、Ta2O5、HfO2等が挙げられる。また、低屈折率材料としては、SiO2の他、MgF2等が挙げられる。
In addition, on the
尚、本実施の形態における面発光レーザ素子では、波長調整層110及び上部DBR106は、各々の面発光レーザにおいてコンタクト層125が形成される領域よりも狭い領域に形成されている。即ち、コンタクト層125の表面の一部が露出するように、波長調整層110及び上部DBR106が形成されている。また、本実施の形態では、下部DBR102と上部DBR106との間に形成される活性層103及び波長調整層110等により共振器領域が形成される。また、活性層103とコンタクト層125との間に屈折率の異なる半導体層を積層した数ペアのDBRを形成してもよく、波長調整層の効果が得られる。
In the surface emitting laser element according to the present embodiment, the
この後、全体に光学的な膜厚がλ/4であるSiNからなる保護膜126を形成し、コンタクト層125上において上部電極131が形成される領域の保護膜126を除去し、p側電極となる上部電極131を形成する。この上部電極131は、各々の面発光レーザに対応して各々形成されており、各々の上部電極131は、図6に示される各々電極パッド21〜24と接続されている。また、基板101の裏面にはn側電極となる下部電極132が形成されており、メサ構造とメサ構造との間の溝はポリイミド127により埋められている。尚、下部電極は、イントラキャビティーコンタクト構造等、基板裏面に形成するのみならず、下部DBR102と活性層103との間にコンタクト層を形成し、このコンタクト層と接続するように形成した構造であってもよい。
Thereafter, a
また、上部DBR106上には、中央に開口部108を有する遮光部107が形成されている。遮光部107は、金属材料により形成されており、例えば、Cr(下層)とAu(上層)の積層膜等により形成されている。本実施の形態において、面発光レーザ素子からの光は、開口部108より出射される。尚、Crを下層としているのは、上部DBR106を形成している誘電体膜との密着性を高めるためであり、Crに代えて、Ti等を用いてもよい。遮光部107の形成方法としては、リフトオフ法により形成することができる。具体的には、上部DBR106上に、フォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行なうことにより、遮光部107が形成される領域に開口を有するレジストパターンを形成し、真空蒸着等により、Cr膜及びAu膜を成膜した後、有機溶剤等に浸漬させて、レジストパターンとともにCr膜及びAu膜を除去する。
On the
尚、p側電極となる上部電極131と遮光部107とは別々に形成する場合について説明したが、上部電極131と遮光部107とを同時に形成してもよく、この場合、上部電極131と遮光部107とが一体となるように形成してもよい。本実施の形態における面発光レーザでは、上部DBR106上には上部電極131は形成されず遮光部107のみが形成される。このように、上部DBR106の上に開口部108を有する遮光部107を形成することにより、開口部108より出射される光の発散角を広くすることができる。
Although the case where the
本実施の形態における面発光レーザ素子は、矢印に示す方向に各々の面発光レーザごとに異なる波長λ1、λ2等のレーザ光を出射する。また、保護膜126となるSiNは上部反射鏡としての機能を有するとともに、メサ構造を形成する際に側面において露出したAlを含む層を覆うため信頼性を向上させる機能を有している。
The surface emitting laser element in the present embodiment emits laser light having different wavelengths λ1, λ2, etc. for each surface emitting laser in the direction indicated by the arrow. Further, SiN serving as the
本実施の形態における面発光レーザ素子では、上部DBR106は屈折率の異なる誘電体膜を積層形成することにより形成したものであるため、屈折率が異なる半導体材料を積層形成したものよりも屈折率差を大きくとることができる。これにより、上部DBR106における積層数を減らすことができ、更には、上部DBR106における光学的な厚さを薄く形成することができる。
In the surface emitting laser element according to the present embodiment, the
また、本実施の形態における面発光レーザでは、上部電極131は、波長調整層110の下に形成されている各々の面発光レーザにおけるコンタクト層125上に形成されている。このため波長調整層110の厚さの影響を受けることなく、各々の面発光レーザに均等に電流を流すことができる。即ち、波長調整層の上に上部電極を形成し、波長調整層と直接接触させた場合には、接触させる材料が素子により異なるため、接触部分における抵抗が異なる場合や、波長調整層の厚さに依存して各々の面発光レーザに流すことのできる電流量等も変化する場合がある。よって、これらの場合には、各々の面発光レーザにおける電気的な特性及び発光特性も大きく異なってしまう。また、波長調整層の上にコンタクト層を形成し、その上に上部電極を形成した場合では、波長調整層を形成している各層の界面におけるバンド不連続により、電気抵抗が上昇してしまう。しかも界面の数が面発光レーザにより異なるため、面発光レーザにより抵抗値も異なってしまう。しかしながら、本実施の形態における面発光レーザ素子では、上部電極131は、波長調整層110の下に形成されたコンタクト層125に接続されているため、波長調整層110の厚さに依存することなく、各々の面発光レーザにおいて同じ位置に形成される。よって、各々の面発光レーザの電気的な特性を略均一にすることができるため、発光する波長に依存して特性が大きく異なることはない。
In the surface emitting laser according to the present embodiment, the
尚、上記以外の内容については、第1の実施の形態と同様である。 The contents other than the above are the same as in the first embodiment.
〔第3の実施の形態〕
次に、第3の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第2の実施の形態と異なり、遮光部が誘電体材料からなるDBRの下に設けられている構造のものである。本実施の形態における面発光レーザ素子について、図12に基づき説明する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment will be described. Unlike the second embodiment, the present embodiment has a structure in which the light shielding portion is provided under the DBR made of a dielectric material. The surface emitting laser element in the present embodiment will be described with reference to FIG.
図12は、第2の実施の形態の図6における一点鎖線6A−6Bに相当する部分において切断した断面図である。本実施の形態における面発光レーザ素子は、電流狭窄層123となるAlAs層を選択酸化することにより、電流狭窄構造が形成されているものであり、発振波長が894.6nmの面発光レーザである。
FIG. 12 is a cross-sectional view taken along a portion corresponding to the alternate long and short dash line 6A-6B in FIG. 6 of the second embodiment. The surface emitting laser element according to the present embodiment is a surface emitting laser having a current confinement structure formed by selectively oxidizing an AlAs layer serving as the
具体的には、300μm角の半導体チップ(基板)に4つの面発光レーザ11a、12a等が形成されているものである。このように、本実施の形態における面発光レーザ素子では、狭い領域に複数の面発光レーザを形成することができるため、発光させる面発光レーザを切換えた場合であっても、発光位置は殆ど変わらない。従って、光軸調整等が不要または極めて容易となる。このため、基板101の大きさとしては、500μm×500μm以下の大きさであることが好ましい。
Specifically, four
本実施の形態においては、基板101は、n−GaAs基板を用いている。また、下部DBR102は、n−Al0.1Ga0.9As高屈折率層とn−Al0.9Ga0.1As低屈折率層とを各々の層の光学的な膜厚がλ/4となるように35.5ペア積層することにより形成されている。
In the present embodiment, the
下部DBR102の上には、Al0.2Ga0.8Asからなる下部スペーサ層121を介し、GaInAs量子井戸層/GaInPAs障壁層からなる活性層103が形成されている。また、活性層103上には、Al0.2Ga0.8Asからなる第1の上部スペーサ層122、AlAsからなる電流狭窄層123、Al0.2Ga0.8Asからなる第2の上部スペーサ層124、p−GaAsからなるコンタクト層125が順次積層することにより形成されている。
An
コンタクト層125上には、GaAsPとGaInPとを交互に積層形成することにより、第1の調整層161、第2の調整層162、第3の調整層163、第4の調整層164等からなる波長調整層160が形成されており、上述したように、各々の面発光レーザ11a、12a等に対応して、所定の領域の波長調整層160の一部が除去されている。尚、下部DBR102、下部スペーサ層121、活性層103、第1の上部スペーサ層122、電流狭窄層123、第2の上部スペーサ層124、コンタクト層125、波長調整層160は、MOCVDまたはMBEにより半導体材料をエピタキシャル成長させることにより形成されている。
On the
本実施の形態における面発光レーザ素子においては、各々の面発光レーザ11a、12a等はメサ構造となっており、このメサ構造は、形成される面発光レーザ間の半導体層をエッチングすることにより形成される。メサ構造を形成した後、水蒸気中で熱処理を行なうことにより、酸化されていない電流狭窄層123をメサ構造の周囲より酸化し、周辺部分の選択酸化領域(酸化されている領域)123aと中心部分の酸化されていない電流狭窄領域123bとが形成される。つまり、電流狭窄層123においては、酸化された選択酸化領域123aと、酸化されていない電流狭窄領域123bとにより電流狭窄構造が形成されている。尚、メサ構造の上部より見た形状は、円形となるように形成されたものであってもよく、また、楕円形、正方形、長方形等の形状となるように形成されたものであってもよい。
In the surface emitting laser element according to the present embodiment, each of the
また、半導体層の全体にはSiNからなる保護膜126が形成されているが、コンタクト層125上において、波長調整層160及び上部電極181が形成される領域における保護膜126は除去されている。
A
この後、p側電極となる上部電極181を形成する。この上部電極181は、各々の面発光レーザに対応して各々形成されており、各々の上部電極181は、各々電極パッドと接続されている。上部電極181を形成する材料としては、Ti/Pt/Au、Cr/AuZn/Au等の積層された金属膜を用いることができる。具体的には、レジストパターンを形成した後、上述した積層された金属膜を成膜した後、有機溶剤等に浸漬されることにより、レジストパターンの上に形成されている金属膜を除去するリフトオフ法等により形成することができる。尚、この上部電極181は遮光機能を有しているものであり、よって、遮光部を兼ねている。
Thereafter, an
また、各々の面発光レーザ11a、12a等に対応してエッチングにより除去された波長調整層160上には、TiO2高屈折率層とSiO2低屈折率層とを各々の層の光学的な膜厚がλ/4となるように8.5ペア積層することにより、上部DBR170が形成されている。尚、上部DBR170は、誘電体材料であって、高屈折率材料と低屈折率材料とを積層して形成したものであればよく、具体的には、酸化物、窒化物、フッ化物等が挙げられる。高屈折率材料としては、TiO2の他、Ta2O5、HfO2等が挙げられる。また、低屈折率材料としては、SiO2の他、MgF2等が挙げられる。この際、誘電体材料からなる上部DBR170は、図12に示すように、遮光部を兼ねた上部電極181の上の一部にも形成されていてもよい。
Further, on the
尚、本実施の形態における面発光レーザ素子では、波長調整層160は、各々の面発光レーザにおいてコンタクト層125が形成される領域よりも狭い領域に形成されている。即ち、コンタクト層125の表面の一部が露出するように、波長調整層160が形成されている。このように波長調整層160が形成されていない領域におけるコンタクト層125の上には、上部電極181が形成されている。また、本実施の形態においては、下部DBR102と上部DBR170との間に形成される活性層103及び波長調整層160等により共振器領域が形成される。また、活性層103とコンタクト層125との間に、屈折率の異なる半導体層を積層した数ペアのDBRを形成してもよく、この場合にも、波長調整層160の効果を得ることができる。
In the surface emitting laser element according to the present embodiment, the
また、基板101の裏面には、n側電極となる下部電極132が形成されており、メサ構造とメサ構造との間の溝は、ポリイミド127により埋められている。尚、本実施の形態における形態における面発光レーザ素子は、下部電極132が、基板101の裏面に形成された構造のみならず、イントラキャビティーコンタクト構造等のように、下部DBR102と活性層103との間に、不図示のコンタクト層を形成し、この不図示のコンタクト層と接続するように、下部電極132を形成した構造であってもよい。
In addition, a
本実施の形態における面発光レーザ素子は、矢印に示す方向に各々の面発光レーザ11a、12a等ごとに異なる波長λ1及びλ2等のレーザ光を出射する。また、保護膜126となるSiNは、メサ構造を形成する際に側面において露出したAlを含む層を覆うため信頼性を向上させる機能を有している。
The surface emitting laser element according to the present embodiment emits laser light having different wavelengths λ1 and λ2 for each of the
本実施の形態における面発光レーザ素子では、遮光部を兼ねた上部電極181により、出射光の発散角を広くすることができる。図13には、発散角(出射光の強度が1/e2以上となる角度)の上部電極開口部面積依存性を示す。上部電極開口部の面積が30μm2より小さい時、発散角が20degより大きくなることがわかる。尚、上部電極開口部とは、上部電極181の内側に形成されている開口部である。
In the surface emitting laser element according to the present embodiment, the divergence angle of the emitted light can be widened by the
上部DBR170は、屈折率の異なる誘電体膜を積層形成することにより形成したものであるため、屈折率が異なる半導体材料を積層形成したものよりも屈折率差を大きくすることができる。これにより、上部DBR170における積層数を減らすことができ、更には、上部DBR170を薄く形成することができる。
Since the
また、本実施の形態における面発光レーザ素子においては、コンタクト層125上には、上部電極181と波長調整層160とが形成されている。従って、波長調整層160の厚さの影響を受けることなく、各々の面発光レーザに均等に電流を流すことができる。即ち、波長調整層の上に上部電極を形成し、波長調整層と直接接触させた場合には、接触させる材料が素子により異なるため、接触部分における抵抗が異なる場合や、波長調整層の厚さに依存して各々の面発光レーザに流すことのできる電流量等も変化する場合がある。よって、これらの場合には、各々の面発光レーザにおける電気的な特性及び発光特性も大きく異なってしまう。また、波長調整層の上にコンタクト層を形成し、その上に上部電極を形成した場合では、波長調整層を形成している各層の界面におけるバンド不連続により、電気抵抗が上昇してしまう。しかも界面の数が面発光レーザにより異なるため、面発光レーザにより抵抗値も異なってしまう。しかしながら、本実施の形態における面発光レーザ素子では、上部電極181は、波長調整層160の下に形成されたコンタクト層125に接続されているため、これらのことを回避することができる。尚、本実施の形態では、上部DBRには誘電体を含み、半導体と誘電体との間に遮光部が設けられているため、上部DBRをすべて半導体とした特許文献6とは異なるものである。
In the surface emitting laser element according to the present embodiment, the
〔第4の実施の形態〕
次に、第4の実施の形態について説明する。図14に基づき、本実施の形態における面発光レーザ素子について説明する。本実施の形態における面発光レーザ素子200は、基板201上に8個の面発光レーザを有するものであり、各々異なる波長の光を出射するものである。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment will be described. Based on FIG. 14, the surface emitting laser element in the present embodiment will be described. The surface emitting
具体的には、本実施の形態における面発光レーザ素子200は、基板201上に第1の面発光レーザ211、第2の面発光レーザ212、第3の面発光レーザ213、第4の面発光レーザ214、第5の面発光レーザ215、第6の面発光レーザ216、第7の面発光レーザ217、第8の面発光レーザ218を有している。第1の面発光レーザ211から第8の面発光レーザ218は、各々電極パッドに接続されている。具体的には、第1の面発光レーザ211には電極パッド221が接続されており、第2の面発光レーザ212には電極パッド222が接続されており、第3の面発光レーザ213には電極パッド223が接続されており、第4の面発光レーザ214には電極パッド224が接続されており、第5の面発光レーザ215には電極パッド225が接続されており、第6の面発光レーザ216には電極パッド226が接続されており、第7の面発光レーザ217には電極パッド227が接続されており、第8の面発光レーザ218には電極パッド228が接続されている。
Specifically, the surface emitting
また、第1の面発光レーザ211から第8の面発光レーザ218は、相互に波長が異なっている。即ち、第1の面発光レーザ211より出射される波長λ1、第2の面発光レーザ212より出射される波長λ2、第3の面発光レーザ213より出射される波長λ3、第4の面発光レーザ214より出射される波長λ4、第5の面発光レーザ215より出射される波長λ5、第6の面発光レーザ216より出射される波長λ6、第7の面発光レーザ217より出射される波長λ7、第8の面発光レーザ218より出射される波長λ8は、相互に異なる波長である。このように各々の面発光レーザにおいて異なる波長の光を出射させるために、第2の実施の形態と同様に波長調整層を設け、各々の面発光レーザごとに、波長調整層の厚さを変えて形成している。もちろん、波長調整層内の総数は増やしている。尚、電極バッド221から228の大きさは、各々約50μm角であり、基板201は300μm角の大きさの半導体チップである。
Further, the first
本実施の形態における面発光レーザ素子では、より多くの波長より選択することができるため、歩留りをより向上させることができる。また、本実施の形態における面発光レーザ素子では、必要な波長に最も近い波長の素子のみならず、2番目に近い波長の素子を用いてもよく、それを予備の面発光レーザとして用いることで長寿命化させることができる。 In the surface emitting laser element according to the present embodiment, since it is possible to select from more wavelengths, the yield can be further improved. Further, in the surface emitting laser element in the present embodiment, not only the element having the wavelength closest to the required wavelength but also the element having the second closest wavelength may be used, and by using it as a spare surface emitting laser. The life can be extended.
尚、上記以外の内容については、第2の実施の形態と同様である。 The contents other than the above are the same as those in the second embodiment.
〔第5の実施の形態〕
次に、第5の実施の形態について説明する。図15に基づき、本実施の形態における面発光レーザ素子について説明する。本実施の形態における面発光レーザ素子300は、基板301上に8個の面発光レーザを有するものであり、同じ波長を発光する面発光レーザが2個ずつ形成されているものである。
[Fifth Embodiment]
Next, a fifth embodiment will be described. Based on FIG. 15, the surface emitting laser element in the present embodiment will be described. The surface-emitting
具体的には、本実施の形態における面発光レーザ素子300は、基板301上に第1の面発光レーザ311、第2の面発光レーザ312、第3の面発光レーザ313、第4の面発光レーザ314、第5の面発光レーザ315、第6の面発光レーザ316、第7の面発光レーザ317、第8の面発光レーザ318を有している。第1の面発光レーザ311から第8の面発光レーザ318は、各々電極パッドに接続されている。具体的には、第1の面発光レーザ311には電極パッド321が接続されており、第2の面発光レーザ312には電極パッド322が接続されており、第3の面発光レーザ313には電極パッド323が接続されており、第4の面発光レーザ314には電極パッド324が接続されており、第5の面発光レーザ315には電極パッド325が接続されており、第6の面発光レーザ316には電極パッド326が接続されており、第7の面発光レーザ317には電極パッド327が接続されており、第8の面発光レーザ318には電極パッド328が接続されている。
Specifically, the surface emitting
また、第1の面発光レーザ311から第8の面発光レーザ318は、同じ波長のものが2個ずつとなるように形成されている。具体的には、第1の面発光レーザ311及び第2の面発光レーザ312より出射される光は同じ波長λ1、第3の面発光レーザ313及び第4の面発光レーザ314より出射される光は同じ波長λ2、第5の面発光レーザ315及び第6の面発光レーザ316より出射される光は同じ波長λ3、第7の面発光レーザ317及び第8の面発光レーザ318より出射される光は同じ波長λ4であり、波長λ1からλ4は、相互に異なる波長である。このように各々の面発光レーザにおいて異なる波長の光を出射させるために、第2の実施の形態と同様に波長調整層を設け、各々の面発光レーザごとに、波長調整層の厚さを変えて形成している。尚、電極バッド321から328の大きさは、各々約50μm角であり、基板301は300μm角の大きさの半導体チップである。
The first
本実施の形態における面発光レーザ素子では、同じ波長の光を発光する面発光レーザが2個ずつ存在しているため、不良や故障等により、同じ波長の光を出射する面発光レーザのうち、一方が発光しなくなったとしても他方を用いることができる。よって、面発光レーザ素子の寿命を長寿命にすることができるとともに、歩留りをより向上させることができる。また、本実施の形態における面発光レーザ素子では、必要な波長に最も近い波長の素子のみならず、2番目に近い波長の素子を用いてもよく、それを予備の面発光レーザとして用いることで長寿命化させることができる。 In the surface emitting laser element according to the present embodiment, since there are two surface emitting lasers that emit light of the same wavelength, among surface emitting lasers that emit light of the same wavelength due to defects or failures, Even if one stops emitting light, the other can be used. Therefore, the lifetime of the surface emitting laser element can be extended and the yield can be further improved. Further, in the surface emitting laser element in the present embodiment, not only the element having the wavelength closest to the required wavelength but also the element having the second closest wavelength may be used, and by using it as a spare surface emitting laser. The life can be extended.
尚、上記以外の内容については、第2の実施の形態と同様である。 The contents other than the above are the same as those in the second embodiment.
〔第6の実施の形態〕
次に、第6の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第1から第5の実施の形態における面発光レーザ素子を用いた原子発振器である。図16に基づき本実施の形態における原子発振器について説明する。本実施の形態における原子発振器は、CPT方式の小型原子発振器であり、光源410、コリメートレンズ420、λ/4板430、アルカリ金属セル440、光検出器450、変調器460を有している。
[Sixth Embodiment]
Next, a sixth embodiment will be described. The present embodiment is an atomic oscillator using the surface emitting laser element in the first to fifth embodiments. The atomic oscillator in the present embodiment will be described based on FIG. The atomic oscillator in this embodiment is a CPT-type small atomic oscillator and includes a
光源410は、第1から第5の実施の形態における面発光レーザ素子が用いられている。アルカリ金属セル440には、アルカリ金属としてCs(セシウム)原子ガスが封入されており、D1ラインの遷移を用いるものである。光検出器450は、フォトダイオードが用いられている。
As the
本実施の形態における原子発振器では、光源410より出射された光をセシウム原子ガスが封入されたアルカリ金属セル440に照射し、セシウム原子における電子を励起する。アルカリ金属セル440を透過した光は光検出器450において検出され、光検出器450において検出された信号は変調器460にフィードバックされ、変調器460により光源410における面発光レーザ素子を変調する。
In the atomic oscillator in this embodiment, the light emitted from the
尚、第1から第5の実施の形態における面発光レーザ素子は、広い発散角、例えば、20°以上、更には、30°以上の発散角の光を出射するものであるため、光源410とコリメートレンズ420との距離Xaを短くすることができ、原子発振器をより小型にすることができる。
The surface emitting laser elements in the first to fifth embodiments emit light having a wide divergence angle, for example, a divergence angle of 20 ° or more, and further 30 ° or more. The distance Xa with the
図17に基づき、本実施の形態における原子発振器について、より具体的に説明すると、本実施の形態における原子発振器は、回路基板471上に縦方向に形成されている。回路基板471上には、アルミナ基板472が設けられており、アルミナ基板472上には光源410となる第1から第5の実施の形態における面発光レーザ素子が設置されている。尚、アルミナ基板472は、光源410の温度等を制御するための面発光レーザ用ヒータ473が設けられている。光源410の上方には、ND(Neutral Density)フィルタ474が設けられている。NDフィルタ474は、ガラス等により形成された断熱スペーサ475により所定の位置に設置されている。NDフィルタ474の上部にはコリメートレンズ420が設けられており、コリメータレンズの上方には、λ/4板430が設けられている。λ/4板430はシリコン等により形成されたスペーサ476により所定の位置に設置されている。λ/4板430の上には、アルカリ金属セル440が設けられている。アルカリ金属セル440は、2枚のガラス基板441を有しており、2枚のガラス基板441が対向している状態で、縁の部分がシリコン基板442により接続されており、ガラス基板441とシリコン基板442に囲まれた部分には、アルカリ金属が封入されている。尚、アルカリ金属セル440において、レーザ光が透過する面がガラス基板441により形成されている。アルカリ金属セル440の両側には、セル用ヒータ477が設けられており、アルカリ金属セル440を所定の温度に設定することができる。アルカリ金属セル440の上方には、光検出器450が設けられており、光検出器450はシリコンからなるスペーサ478により所定の位置に設置されている。
The atomic oscillator in the present embodiment will be described more specifically with reference to FIG. 17. The atomic oscillator in the present embodiment is formed on the
次に、図18に、CPTに関連する原子エネルギー準位の構造を示す。二つの基底準位から励起準位に電子が同時に励起されると光の吸収率が低下することを利用する。面発光レーザは搬送波波長が894.6nmに近い素子を用いている。搬送波の波長は面発光レーザの温度、もしくは出力を変化させてチューニングすることができる。図19に示すように、変調をかけることで搬送波の両側にサイドバンドが発生し、その周波数差がCs原子の固有振動数である9.2GHzに一致するように4.6GHzで変調させている。図20に示すように、励起されたCsガスを通過するレーザ光はサイドバンド周波数差がCs原子の固有周波数差に一致した時に最大となるので、光検出器450の出力が最大値を保持するように変調器460においてフィードバックして光源410における面発光レーザ素子の変調周波数を調整する。原子の固有振動数が極めて安定なので変調周波数は安定した値となり、この情報がアウトプットとして取り出される。尚、波長が894.6nmの場合では、±1nm(より好ましくは、±0.3nm)の範囲の波長が必要となる。
Next, FIG. 18 shows a structure of atomic energy levels related to CPT. Utilizing the fact that the light absorptance decreases when electrons are excited simultaneously from two ground levels to the excited level. The surface emitting laser uses an element having a carrier wavelength close to 894.6 nm. The wavelength of the carrier wave can be tuned by changing the temperature or output of the surface emitting laser. As shown in FIG. 19, by applying modulation, sidebands are generated on both sides of the carrier, and the frequency difference is modulated at 4.6 GHz so that the frequency difference matches the natural frequency of 9.2 Cs atoms. . As shown in FIG. 20, the laser light passing through the excited Cs gas is maximized when the sideband frequency difference matches the natural frequency difference of the Cs atoms, so the output of the
本実施の形態における原子発振器は、第1から第5の実施の形態における面発光レーザ素子を用いることにより、原子発振器を小型にすることができる。また、第2から第5の実施の形態における面発光レーザ素子を用いることにより、原子発振器を低コストで作製し提供することができる。また、更に、第4の実施の形態及び第5の実施の形態における面発光レーザ素子を用いることにより、より長寿命の原子発振器を提供することができる。 The atomic oscillator in the present embodiment can be miniaturized by using the surface emitting laser elements in the first to fifth embodiments. Further, by using the surface emitting laser elements according to the second to fifth embodiments, an atomic oscillator can be manufactured and provided at a low cost. Furthermore, by using the surface emitting laser element in the fourth embodiment and the fifth embodiment, an atomic oscillator having a longer lifetime can be provided.
また、本実施例ではアルカリ金属としてCsを用い、そのD1ラインの遷移を用いるために波長が894.6nmの面発光レーザを用いたが、CsのD2ラインを利用する場合852.3nmを用いることもできる。また、アルカリ金属としてRb(ルビジウム)を用いることもでき、D1ラインを利用する場合は795.0nm、D2ラインを利用する場合は780.2nmを用いることができる。活性層の材料組成などは波長に応じて設計することができる。また、Rbを用いる場合の変調周波数は、87Rbでは3.4GHz、85Rbでは1.5GHzで変調させる。尚、これらの波長においても、±1nmの範囲の波長が必要となる。 In this embodiment, Cs is used as the alkali metal, and a surface emitting laser having a wavelength of 894.6 nm is used to use the transition of the D1 line. However, when using the C2 D2 line, 852.3 nm is used. You can also. Rb (rubidium) can also be used as the alkali metal, and 795.0 nm can be used when the D1 line is used, and 780.2 nm can be used when the D2 line is used. The material composition of the active layer can be designed according to the wavelength. The modulation frequency when using Rb is modulated at 3.4 GHz for 87 Rb and 1.5 GHz for 85 Rb. Even in these wavelengths, a wavelength in the range of ± 1 nm is required.
以上、本発明の実施に係る形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではない。また、本発明の実施に係る形態では、面発光レーザ素子を原子発振器に用いた場合について説明したが、第2から第5の実施の形態における面発光レーザ素子は、ガスセンサー等の所定の波長の光が必要な他の装置等に用いることができる。この場合、これらの装置等においても、用途に応じた所定の波長の面発光レーザ光を用いることにより、同様の効果を得ることができる。 As mentioned above, although the form which concerns on implementation of this invention was demonstrated, the said content does not limit the content of invention. Further, in the embodiment according to the present invention, the case where the surface emitting laser element is used for the atomic oscillator has been described. However, the surface emitting laser element in the second to fifth embodiments has a predetermined wavelength such as a gas sensor. It can be used for other devices that require a large amount of light. In this case, in these apparatuses and the like, the same effect can be obtained by using surface emitting laser light having a predetermined wavelength according to the application.
10 面発光レーザ素子
11 面発光レーザ
12 面発光レーザ
13 面発光レーザ
14 面発光レーザ
21 電極パッド
22 電極パッド
23 電極パッド
24 電極パッド
101 基板
102 下部DBR
103 活性層
105 コンタクト層
106 上部DBR
107 遮光部
108 開口部
110 波長調整層
123a 選択酸化領域
123b 電流狭窄領域
131 上部電極
132 下部電極
410 光源
420 コリメートレンズ
430 λ/4板
440 アルカリ金属セル
450 光検出器
460 変調器
DESCRIPTION OF
103
107
Claims (22)
前記下部DBRの上に形成された活性層と、
前記活性層上に形成された上部DBRと、
を有し、
前記上部DBRは屈折率の異なる誘電体を交互に積層形成することにより形成された誘電体多層膜を含むものであって、
前記上部DBRの上には遮光部が形成されており、
前記遮光部の中央部分には光を出射するための開口部を有していることを特徴とする面発光レーザ素子。 A lower DBR formed on the substrate;
An active layer formed on the lower DBR;
An upper DBR formed on the active layer;
Have
The upper DBR includes a dielectric multilayer film formed by alternately laminating dielectrics having different refractive indexes,
A light shielding portion is formed on the upper DBR,
A surface emitting laser element having an opening for emitting light at a central portion of the light shielding portion.
前記下部DBRの上に形成された活性層と、
前記活性層上に形成された上部DBRと、
を有し、
前記上部DBRは屈折率の異なる誘電体を交互に積層形成することにより形成された誘電体多層膜を含むものであって、
前記活性層の上であって、前記誘電体多層膜の下には遮光部が形成されており、
前記遮光部の中央部分には光を出射するための開口部を有していることを特徴とする面発光レーザ素子。 A lower DBR formed on the substrate;
An active layer formed on the lower DBR;
An upper DBR formed on the active layer;
Have
The upper DBR includes a dielectric multilayer film formed by alternately laminating dielectrics having different refractive indexes,
A light shielding portion is formed on the active layer and below the dielectric multilayer film,
A surface emitting laser element having an opening for emitting light at a central portion of the light shielding portion.
一方の電極は、前記コンタクト層と接続されていることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の面発光レーザ素子。 A contact layer is formed between the active layer and the dielectric portion of the upper DBR,
The surface emitting laser element according to claim 1, wherein one electrode is connected to the contact layer.
前記波長調整層の厚さを変えることにより、異なる波長を各々出射する複数の面発光レーザを有するものであることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の面発光レーザ素子。 A wavelength adjusting layer is provided between the active layer and the dielectric portion of the upper DBR;
The surface emitting laser element according to claim 1, comprising a plurality of surface emitting lasers each emitting different wavelengths by changing the thickness of the wavelength adjusting layer.
一方の電極は、前記コンタクト層と接続されていることを特徴とする請求項8に記載の面発光レーザ素子。 A contact layer is formed between the active layer and the wavelength adjustment layer,
9. The surface emitting laser element according to claim 8, wherein one electrode is connected to the contact layer.
前記下部DBR、前記活性層、前記波長調整層は、半導体材料をエピタキシャル成長させることにより形成されているものであることを特徴とする請求項8、9、11及び12のいずれかに記載の面発光レーザ素子。 The substrate is a conductive semiconductor crystal substrate,
The surface light emission according to any one of claims 8, 9, 11 and 12, wherein the lower DBR, the active layer, and the wavelength adjustment layer are formed by epitaxially growing a semiconductor material. Laser element.
アルカリ金属を封入したアルカリ金属セルと、
前記面発光レーザ素子における面発光レーザより前記アルカリ金属セルに照射した光のうち、前記アルカリ金属セルを透過した光を検出する光検出器と、
を有し、前記面発光レーザより出射したサイドバンドを含む光のうち、2つの異なる波長の光を前記アルカリ金属セルに入射させることにより、2種類の共鳴光による量子干渉効果による光吸収特性により変調周波数を制御することを特徴とする原子発振器。 A surface emitting laser element according to any one of claims 1 to 19,
An alkali metal cell encapsulating an alkali metal;
A light detector that detects light transmitted through the alkali metal cell out of light irradiated to the alkali metal cell from the surface emitting laser in the surface emitting laser element;
Of the light including the sideband emitted from the surface emitting laser, and by making light of two different wavelengths incident on the alkali metal cell, the light absorption characteristics due to the quantum interference effect by two types of resonance light An atomic oscillator characterized by controlling a modulation frequency.
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